Comment définir la notion d’effort ?

Approche étymologique 

Il s’agit dans cette partie de s’interroger sur la notion même d’effort, quelles sont les disciplines à solliciter ? Quels sont les principaux paramètres de l’effort ? Essayons dans un premier temps de voir si les définitions que l’on peut trouver, le sens ou l’étymologie du mot « effort » peut nous guider pour la suite de la recherche vers d’autres axes d’études. Cette première étape de la réflexion est indispensable et servira de base de travail pour la suite de ce rapport.

Regardons tout d’abord la définition trouvée dans le dictionnaire :

EFFORT :
« 1. Mobilisation des forces physiques ou intellectuelles pour vaincre une résistance, surmonter une difficulté, atteindre un objectif.
2. Force tendant à déformer un matériau par traction, compression, flexion, torsion ou cisaillement.»

On peut ainsi percevoir toute la complexité de l’effort après la lecture de cette simple définition. En effet nous avons deux sens distincts, l’un faisant appel à ce que l’on peut qualifier comme étant le sens commun, l’autre est le terme employé dans le cadre de la mécanique. La première définition indique clairement que l’effort peut être de deux natures différentes selon que l’on considère l’aspect physique ou mental. On introduit également par cette définition deux notions liées à l’effort : la difficulté et l’objectif. Nous verrons par la suite que ce sont des éléments incontournables qui définissent l’effort. On peut aussi rapprocher les deux sens proposés dans le dictionnaire, l’effort au sens commun n’engendre-t-il-pas des « déformations » ou plutôt transformations sur l’Homme ? (Expression du visage, variation des constantes vitales, transpiration…) D’un point de vue étymologique le terme effort est originaire du Moyen-âge sous l’expression « ESFORTZ » qui provient du latin « FORTIS » signifiant courageux. Le terme va ensuite évoluer pour signifier avec l’expression « ESFORT » une force accompagnée de l’idée de mouvement. Ce qui implique la mobilisation d’une énergie, une volonté orientée vers un objectif. Essayons de présenter et de détailler ce qu’est l’effort en abordant cet objet suivant différentes disciplines. On doit mobiliser physiologie, psychologie ou encore mécanique afin de tenter de définir l’effort dans sa globalité.

L’effort, aspects physiologiques 

La plupart des études qui ont été menées sur l’effort sont d’ordre médical. Il s’agit par exemple d’évaluer la condition physique d’un patient en vue d’un traitement, de mieux appréhender l’effort dans le cadre scolaire (activités physiques et sportives). On trouve aussi des travaux de recherches dans le cadre du sport de haut niveau. L’objectif de ce paragraphe est de mobiliser la physiologie pour définir l’effort quantitativement, pour mieux comprendre les processus engagés, expliquer les réactions que l’on perçoit tous (augmentation du rythme cardiaque par exemple). Il sera peut être possible de trouver dans cette approche des éléments qui caractériseront l’effort et permettront ensuite de concevoir un modèle.

Les sources d’énergie

On distingue 3 sources différentes de production de l’énergie .

La première étant l’anaérobie alactique, cette énergie est immédiatement disponible et peut être délivrée par les muscles sur un temps très court (10/15s). Cette énergie est donc utile pour des efforts courts mais intenses car la puissance dégagée est très importante.

Une seconde source énergétique est l’anaérobie lactique. Il s’agit de la résultante de l’utilisation des sucres par l’organisme. Dans ce cas l’énergie disponible permet de répondre à une sollicitation plus longue mais moins intense, la durée est de 1 à 2 minutes pour une énergie totale de 3,5kW environ. Ce type d’effort est limité dans le temps à cause de l’apparition d’acide lactique qui « encrasse » les muscles et ne permettent plus de poursuivre. Cette limite porte le nom de seuil lactique.

Enfin la dernière source d’énergie dépend de l’utilisation et du transport de l’oxygène dans l’organisme. Il s’agit du métabolisme aérobie qui est celui mis en œuvre pour des efforts de type long et moins intenses. Ils nous intéressent plus particulièrement dans ce rapport puisqu’il s’agit avant tout de mieux appréhender l’effort lors d’itinéraires cyclables urbains, soit des efforts sur des durées de temps généralement autour de 15/20 minutes. Cette source d’énergie représente environ 1kW. Ces sources d’énergie sont sensiblement différentes suivant les personnes et ce pour deux raisons majeures. La première est que chaque individu dispose de capacités différentes : densité des fibres musculaires capacité de restitution des sucres, volume d’oxygène transféré aux muscles…

Il y a ensuite l’entrainement, c’est ce qui différencie l’athlète d’une personne quelconque. La qualité du muscle, le rapport poids/puissance ou encore la VO2 Max sont des éléments que l’on peut améliorer.

Remarque : La VO2max est le volume d’oxygène maximal qu’un individu peut consommer. Elle s’exprime généralement en ml/min/kg. Ce débit de consommation est un indicateur de la « cylindrée » du sportif. Plus cette valeur est élevée et plus la production d’énergie est importante.
• Les sédentaires disposent d’une VO2max de 40 à 50 ml/min/kg.
• Les sportifs entraînés en endurance (vélo, course à pied, ski de fond…) disposent d’une VO2max de l’ordre de 60 à 65 ml/min/kg.
• Les athlètes de haut niveau disposent d’une VO2max qui peut atteindre les 85 ml/min/kg.

On peut établir des mesures de la VO2max à l’aide de différents protocoles expérimentaux nécessitant des appareils de mesures.

Le rôle du cœur et fréquence cardiaque 

Le cœur est responsable de l’alimentation en sang et donc en oxygène de l’ensemble de l’organisme. Plus l’organisme est sollicité lors d’un effort de type aérobie, plus le cœur devra alimenter les muscles en oxygène. L’augmentation de cet apport se traduisant par l’évolution du rythme cardiaque. Ainsi, à priori, plus l’effort est important plus la fréquence cardiaque doit être importante.

Comment exploiter la fréquence cardiaque ? On sait que la fréquence cardiaque a une amplitude qui va de 70 battements par minute à 200 au maximum en moyenne. On peut donc dire assez intuitivement que des fréquences inférieures à 100 btpm correspondent à un très faible effort de l’organisme et que de la même manière des fréquences qui dépassent 170 btpm sont synonymes d’un effort très important. Cependant deux limites subsistent :
• Comment interpréter les valeurs intermédiaires ?
• Comment comparer deux individus aux aptitudes à priori différentes ? En effet pour un itinéraire donné on peut trouver des courbes de la fréquence cardiaque en fonction du temps différentes selon le niveau ou les aptitudes des personnes choisies. Nous tenterons donc de répondre à ces problèmes en mobilisant d’autres approches de compréhension de l’effort par la suite.

Les effets du vieillissement sur la performance 

Nous avons vu que la fréquence cardiaque maximale théorique s’exprime en fonction de l’âge, en effet on considère que FCmax(théorique) =220 – âge. On peut donc dire qu’une fréquence cardiaque de 130 peut être assimilée à un effort modéré chez une personne de 18 ans (64% de la FCmax) alors que le même rythme cardiaque chez une personne de 50 ans représente 76% de sa FCmax. Un deuxième élément concerne la VO2max, on a vu que lor d’un effort de plus de 2 minutes la source d’énergie concernée est le processus aérobie.

Table des matières

Introduction
PARTIE 1 Comment définir la notion d’effort ?
1. Approche étymologique
2. L’effort, aspects physiologiques
3. L’effort, aspects psychologiques
4. Du point de vue de la mécanique
PARTIE 2 Quels sont les critères à retenir pour caractériser l’effort ?
1. Le choix de Tours comme territoire d’étude
2. L’émergence de critères
PARTIE 3 Vers une modélisation de l’effort
1. Le partenariat avec le département informatique
2. Les types de trajets possibles
3. Comment générer le calcul ?
4. L’interface du site
Conclusion
Bibliographie
Table des figures
Table des illustrations
Table des matières
ANNEXES

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